5. Kết cấu của ựề tài:
3.1.1. Giải pháp TKđN chung cho công ty
3.1.1.1. Giải pháp TKđN cho ựộng cơ ựiện
1. Thay ựộng cơ tiêu chuẩn bằng ựộng cơ hiệu suất cao
động cơ (đC) hiệu suất cao ựược thiết kế chuyên dụng ựể tăng hiệu suất hoạt ựộng so với ựộng cơ tiêu chuẩn, các cải tiến thiết kế tập trung vào việc làm giảm tổn thất của ựộng cơ. động cơ hiệu suất cao có hiệu suất cao hơn ựộng cơ tiêu chuẩn từ 2% ọ 8% như ựồ thị trong hình 3.1.[3], [10]. Các giải pháp cải tiến thường ựược sử dụng trong thiết kế ựộng cơ hiệu suất cao và quan tâm ựến các khu vực gây tổn thất ựể từ ựó có giải pháp nâng cao hiệu suất. Do phải thực hiện các giải pháp cải thiện hoạt ựộng của ựộng cơ, chi phắ của ựộng cơ hiệu suất cao cao hơn chi phắ của ựộng cơ tiêu chuẩn.
Hình 3. 1. So sánh giữa ựộng cơ hiệu suất cao và ựộng cơ tiêu chuẩn
0 2 5 10 20 30 50 75 125 200 70 80 90 100 CONG SUAT (kW)
Động cộ hiộu suột cao
pham thi manh (NOP THU VIEN)TrỷTT
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 55 Phần chi phắ cao hơn sẽ ựược hoàn vốn rất nhanh nhờ giảm chi phắ vận hành, nhất là với các ứng dụng mới hoặc thay thế các ựộng cơ hết thời hạn sử dụng, tuy nhiên thay thế các ựộng cơ ựang dùng mà chưa hết thời gian sử dụng bằng các ựộng cơ hiệu suất cao không phải lúc nào cũng khả thi về mặt tài chắnh, vì vậy nên thay những ựộng cơ này bằng ựộng cơ hiệu suất cao khi những ựộng cơ này hỏng.
2. Giảm mức non tải và tránh sử dụng ựộng cơ quá tải lớn
động cơ làm việc non tải sẽ làm tăng tổn thất, giảm hiệu suất và hệ số công suất của ựộng cơ. Non tải có thể là nguyên nhân phổ biến nhất khiến ựộng cơ hoạt ựộng không hiệu quả, vì một số lý do sau:
- Nhà sản xuất thiết bị có xu hướng sử dụng hệ số an toàn (hệ số dự trữ công suất) lớn hơn khi chọn ựộng cơ.
- Thiết bị thường ựược sử dụng non tải, vắ dụ như các nhà sản xuất máy công cụ ựưa ra hiệu suất ựịnh mức của ựộng cơ cho mức ựầy tải. Trên thực tế, người sử dụng rất ắt khi cần mức công suất 100%, dẫn ựến việc thiết bị vận hành ở mức non tải trong phần lớn thời gian.
Nếu những ựộng cơ luôn hoạt ựộng ở mức tải dưới 40% công suất thiết kế, có thể áp dụng một phương pháp hiệu quả và không tốn kém là ựấu sao. Khi ựấu sao, ựộng cơ sẽ giảm công suất, nhưng những ựặc tắnh làm việc của tải sẽ không thay ựổi. Tuy nhiên, vận hành ựộng cơ ựấu sao chỉ có thể sử dụng cho các ứng dụng với yêu cầu tỷ số mô men/tốc ựộ thấp khi tải giảm.
3. Chọn công suất ựộng cơ cho tải thay ựổi
Các ựộng cơ công nghiệp thường hoạt ựộng ở những ựiều kiện tải thay ựổi do các yêu cầu của quá trình. Một kinh nghiệm thực tế trong tình huống này là lựa chọn ựộng cơ dựa trên mức tải cao nhất, nhưng như vậy thì sử dụng ựộng cơ sẽ tốn kém hơn vì nó chỉ hoạt ựộng ở công suất tối ựa trong những giai ựoạn ngắn, và sẽ có nguy cơ ựộng cơ bị non tải.
pham thi manh (NOP THU VIEN)TrỷTT
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 56 Một lựa chọn khác là chọn công suất của ựộng cơ dựa trên ựồ thị tải của một thiết bị cụ thể. điều này có nghĩa là công suất ựộng cơ ựược chọn thấp hơn một chút so với mức tải cao nhất và ựộng cơ có thể bị quá tải trong một thời gian ngắn. Có thể áp dụng cách này vì nhà sản xuất thiết kế ựộng cơ với một hệ số quá tải (thường là cao hơn tải ựịnh mức là 15%) ựể ựảm bảo việc thỉnh thoảng ựộng cơ hoạt ựộng quá tải sẽ không gây ra những hỏng hóc ựáng kể.
4. Quấn lại ựộng cơ
Một vấn ựề phổ biến trong các doanh nghiệp công nghiệp là quấn lại các ựộng cơ bị cháy. Khi quấn lại thường làm cho hiệu suất ựộng cơ giảm từ 1ọ3%. Tuy nhiên, nếu thực hiện các biện pháp thắch hợp, có thể duy trì hiệu suất của ựộng cơ sau khi quấn lại, và trong một số trường hợp có thể cải thiện hiệu suất nhờ thay ựổi thiết kế quấn. Sử dụng dây với tiết diện lớn hơn, chất lượng tốt hơn, kắch thước rãnh quấn thắch hợp sẽ giúp giảm tổn thất stator và tăng hiệu suất. Khi quấn lại ựộng cơ, cần lưu ý ựến các yếu tố sau:
- Chọn hãng có uy tắn và kinh nghiệm ựể quấn lại.
- động cơ ựã sử dụng ựược hơn 15 năm (nhất là những ựộng cơ ựã ựược quấn lại) thường có hiệu suất thấp hơn nhiều so với loại ựộng cơ hiệu suất cao hiện ựang có trên thị trường, tốt nhất là nên thay những ựộng cơ này sao cho phù hợp.
- Nếu chi phắ quấn lại vượt quá 50% ọ 65% so với giá của một ựộng cơ hiệu suất cao mới, nên mua ựộng cơ mới, ựộ tin cậy và hiệu suất cao hơn sẽ nhanh chóng bù lại phần giá chênh lệch.
5. điều chỉnh hệ số công suất bằng cách lắp tụ bù
động cơ KđB có ựặc tắnh là hệ số công suất nhỏ hơn 1, tụ bù ựấu song song với ựộng cơ ựược sử dụng ựể nâng cao hệ số công suất. Tụ bù không giúp tăng hệ số công suất của bản thân ựộng cơ mà giúp tăng hệ số công suất của hệ thống phát dẫn ựiện. Lợi ắch của việc ựiều chỉnh hệ số công suất bao
pham thi manh (NOP THU VIEN)TrỷTT
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 57 gồm giảm công suất phản kháng, giảm tổn thất nhiệt I2R tiêu hao trên dây dẫn truớc tụ bù, giảm sụt áp trên ựường dây.
Dung lượng của tụ bù phụ thuộc vào hệ số công suất của ựộng cơ, dung lượng của tụ bù quá lớn sẽ dẫn ựến quá ựiện áp làm hỏng ựộng cơ.
6. Tăng cường bảo trì
Phần lớn các lõi của ựộng cơ ựược làm bằng thép silic hoặc thép cán nguội cacbon thấp, các ựặc tắnh về ựiện không thay ựổi ựáng kể theo thời gian. Tuy nhiên, bảo trì kém có thể làm giảm hiệu suất ựộng cơ theo thời gian và dẫn ựến hoạt ựộng không tin cậy của ựộng cơ. Vắ dụ như bôi trơn không thắch hợp sẽ làm tăng ma sát ở cả ựộng cơ và thiết bị truyền ựộng, ma sát tăng làm tăng nhiệt ựộ ựộng cơ, dẫn ựến tổn thất làm tăng trở kháng trong ựộng cơ. điều kiện môi trường xung quanh cũng có ảnh hưởng tới hiệu suất của ựộng cơ. Vắ dụ như nhiệt ựộ quá cao, quá nhiều bụi, môi trường ăn mòn và ựộ ẩm có thể làm hỏng lớp cách ựiện, ứng suất cơ học do tải biến ựổi theo chu kỳ có thể gây lệch trục. để duy trì hiệu suất của ựộng cơ, cần thực hiện bảo trì thắch hợp, danh mục các hoạt ựộng bảo trì phù hợp bao gồm:
+ Thường xuyên kiểm tra hao mòn ở các ổ trục và vỏ ựộng cơ (ựể giảm tổn thất do ma sát) và kiểm tra bụi, chất bẩn ở các ựường thông gió của ựộng cơ (ựể ựảm bảo sự thoát nhiệt).
+ Bôi trơn thắch hợp: bôi trơn không chuẩn sẽ gây ra những trục trặc ựã nêu ở trên, bôi trơn quá mức cần thiết cũng sẽ gây ra những trục trặc, vắ dụ như dầu hoặc mỡ dư thừa ở các ổ trục của ựộng cơ sẽ chảy vào ựộng cơ và thấm vào cách ựiện, làm hỏng hoặc gây nguy cơ cháy ựộng cơ.
- định kỳ kiểm tra ựộ ựồng trục của ựộng cơ và phần ựược truyền ựộng lắp với trục ựộng cơ, lệch trục sẽ nhanh chóng làm hỏng trục và ổ trục, làm hỏng ựộng cơ và phần dẫn ựộng.
pham thi manh (NOP THU VIEN)TrỷTT
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 58 -Thường xuyên kiểm tra các tiếp xúc trên ựộng cơ và thiết bị khởi ựộng ựể ựảm bảo chúng sạch và chặt.
- đảm bảo thông gió thắch hợp và giữ sạch ựường làm mát ựể thoát nhiệt, giảm tổn thất.
- đạt hiệu quả truyền dẫn tốt nhất: Các thiết bị dẫn ựộng bao gồm xắch, số,... cần ựược lắp ựặt và bảo trì ựúng quy cách.
7. điều khiển tốc ựộ ở ựộng cơ không ựồng bộ
Theo truyền thống, ựộng cơ một chiều ựược sử dụng khi có yêu cầu về thay ựổi tốc ựộ, nhưng do các hạn chế của ựộng cơ một chiều, ựộng cơ xoay chiều ngày càng ựược sử dụng nhiều hơn trong các ứng dụng ựòi hỏi thay ựổi tốc ựộ, ựộng cơ ựồng bộ và ựộng cơ không ựồng bộ ựều phù hợp với ựiều khiển thay ựổi tốc ựộ.
động cơ KđB khi thay ựổi tần số cung cấp có thể làm thay ựổi tốc ựộ. Cách thức ựiều khiển ở một ựộng cơ cụ thể phụ thuộc vào một số yếu tố như chi phắ ựầu tư, ựộ tin cậy tải và các yêu cầu ựiều khiển ựặc biệt khác. điều này ựòi hỏi phải xem xét chi tiết các ựặc tắnh tải, các ựặc ựiểm yêu cầu của hệ thống ựiều khiển tốc ựộ, các chi phắ tiền ựiện và chi phắ ựầu tư.
Các ựặc tắnh của tải là ựặc biệt quan trọng ựối với việc quyết ựịnh có nên thực hiện ựiều khiển tốc ựộ hay không. Tiềm năng tiết kiệm ựiện cao nhất ựối với bộ ựiều khiển tốc ựộ - VSD (Variable Speed Drives) thường là ở các ứng dụng có mô men thay ựổi, vắ dụ như bơm li tâm và quạt. Với các thiết bị này, công suất yêu cầu tỉ lệ bậc ba với tốc ựộ.
8. Bộ ựiều khiển tốc ựộ vô cấp (VSD)
Bộ ựiều khiển tốc ựộ vô cấp (VSD) còn gọi là bộ biến tần (inverter) có khả năng thay ựổi tốc ựộ ựộng cơ. Chúng ựược thiết kế ựể ựiều khiển ựộng cơ không ựồng bộ và có thể dễ dàng lắp ựặt cho một hệ thống sẵn có. Bộ biến tần thường ựược bán riêng vì ựộng cơ có thể ựã có sẵn, nhưng cũng có thể mua bộ biến tần kèm với ựộng cơ .
pham thi manh (NOP THU VIEN)TrỷTT
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 59 Khi tải thay ựổi, bộ ựiều khiển tốc ựộ vô cấp hoặc ựộng cơ hai cấp tốc ựộ có thể giảm mức tiêu thụ năng lượng, ứng dụng rõ nét nhất là ở các bơm li tâm và quạt và mức tiêu thụ năng lượng có thể giảm xuống 50% hoặc hơn. Một bộ ựiều khiển cơ bản bao gồm một bộ biến tần thực hiện chuyển ựổi tần số từ 50 Hz sang các tần số và ựiện áp thay ựổi tùy theo yêu cầu tải, tần số thay ựổi sẽ ựiều khiển tốc ựộ của ựộng cơ tương ứng.
Nhận xét: Các giải pháp cho ựộng cơ KđB là những giải pháp mà công ty cần thực hiện ựể TKđN. Tuy nhiên với thực trạng quá trình SX và tiêu thụ ựiện của công ty thì các ựộng cơ có hiệu suất và hệ số công suất không cao và chạy non tải. Do vậy giải pháp ựiều chỉnh hệ số công suất bằng cách lắp tụ bù và giải pháp ựiều khiển tốc ựộ ựộng cơ KđB bằng biến tần sẽ ựem lại hiệu quả TKđN cao. Trong phần gải pháp cụ thể cho công ty sẽ ựề cập chi tiết hơn.
3.1.1.2. Giải pháp TKDN cho hệ thống chiếu sáng 1. Sử dụng chiếu sáng tự nhiên
Ánh sáng tự nhiên là nguồn sáng chuẩn ựối với mắt người, tuy nhiên tắnh chất này ắt ựược quan tâm khi thiết kế nhà xưởng hay văn phòng. Các phân xưởng hay văn phòng chủ yếu làm việc ban ngày, do ựó nếu tận dụng ựược ánh sáng tự nhiên sẽ giảm ựược rất nhiều ựiện năng cho chiếu sáng công nghiệp.
2. Thiết kế chiếu sáng theo khu vực làm việc
Theo TCXDVN 7114:2002 phân xưởng sản xuất công nghiệp chỉ cần ựộ rọi 300lux. Chiếu sáng theo công việc có nhiệm vụ cung cấp ánh sáng ựủ tiêu chuẩn vào diện tắch tập trung công việc còn các nơi khác có mức chiếu sáng thấp hơn.
3. Lựa chọn ựèn hiệu suất cao
Công nghệ chiếu sáng ngày càng tiến bộ ựã tạo ra các loại ựèn hiệu suất cao, việc thay thế ựèn hiệu suất cao tùy theo ựiều kiện làm việc cụ thể mà lựa chọn phù hợp.
pham thi manh (NOP THU VIEN)TrỷTT
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 60
4. Chấn lưu ựiện tử
Chấn lưu ựiện tử hoạt ựộng ở tần số cao (25ọ30Hz), tiêu thụ công suất (3ọ4) W, hệ số công suất ựạt tới 0,95. Ngoài ra chấn lưu ựiện tử có ưu ựiểm là khởi ựộng tức thì ngay khi bật ựèn, không có tiếng ồn hoạt ựộng ngay khi ựiện áp thấp, làm tăng tuổi thọ của bóng ựèn.
Nhận xét: Các giải pháp cho hệ thống chiếu sáng ựây là những giải pháp cơ bản cần thiết cho công ty ựể thực hiện TKđN. Với ựặc thù các thiết bị chiếu sáng chủ yếu là các loại ựèn có hiệu suất không cao, nên giải pháp lựa chọn dùng ựèn hiệu suất cao ựể thay thế ựèn hiệu suất thấp sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cao. Trong phần giải pháp cụ thể cho công ty sẽ ựề cập chi tiết hơn.
3.1.1.3 Giải pháp TKđN bằng biện pháp quản lý
1. Chuyển dịch phụ tải và ựiều hành sản suất hợp lý
Các thành phần phụ tải của công ty làm việc 1 ca hoặc 2 ca, nếu làm việc ở ca 3 thì sản lượng ở ca 3 cũng tương ựối thấp (chiếm khoảng 20% sản lượng). Thực tế cho thấy việc tăng số ca hoặc ựổi lịch làm việc giờ cao ựiểm sang giờ thấp ựiểm sẽ tiết kiệm một khoảng tiền tiền lớn phải trả hàng tháng của công ty.
2. Bảo trì, bảo dưỡng thiết bị và kiểm soát phụ tải
Năng lượng tiết kiệm ựược có thể từ kết quả kết quả vận hành và bảo dưỡng tốt. Thường xuyên bảo bảo dưỡng các trang thiết bị, thực hiện ựúng qui trình vận hành và lập lịch vận hành trong khoảng thời gian cao ựiểm ựể phân mức phụ tải sang giờ thấp ựiểm.
3. Lắp ựặt thêm ựồng hồ ựo ựếm phụ
Các công ty sản xuất thường chỉ ựặt thiết bị ựo kiểm tại ựầu nguồn cung cấp ựể thành toán tiền ựiện với ựiện lực. điều này rất khó khăn cho công tác kiểm toán năng lượng cũng như công tác giảm sát mức tiêu hao năng
pham thi manh (NOP THU VIEN)TrỷTT
Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 61 lượng từng khâu từng thiết bị. Với thông tin như vậy rất khó có thể xác ựịnh trọng ựiểm tiêu thụ năng lượng, khó phát hiện khu vực lãng phắ năng lượng.
Lắp ựặt ựồng hồ ựo ựếm phụ sẽ giúp cho việc thống kê ựược chi tiết, số liệu ựa dạng ựể phân tắch. Từ các số liệu ựó ựể tắnh ựược mức tiêu hao năng lượng trên mỗi đVSP.
4. Chuyên môn hóa công tác quản lý năng lượng
Hầu hết các công ty sản xuất chưa có bộ phận chuyên trách quản lý năng lượng mà chỉ có cán bộ kiêm nhiệm. Do ựó công tác thống kê báo cáo, phân tắch chưa ựược coi trọng, chưa có nghiên cứu cải tiến nhằm sử dụng năng lượng hiệu quả hơn.
Cán bộ quản lý năng lượng vừa ựòi hỏi kiến thức chuyên môn, ựồng thời am hiểu về qui trình sản xuất. Người quản lý năng lượng xây dựng ựịnh mức cho từng khâu sản xuất. Các số liệu này là mục tiêu cho quá trình sản xuất của công ty, ựồng thời là cơ sở ựể tắnh hiệu quả trong sử dụng năng lượng.
Nhận xét: Các giải pháp TKđN bằng biện pháp quản lý là mục tiêu và là chiến lược mà công ty thực hiện suốt trong quá trình sản xuất. Công ty ựã thực hiện chuyển phụ tải sang ca ba ựể giảm giá thành sản xuất. Công ty ựã thực hiện Ộloại bỏỢ 10 loại lãng phắ trong sản xuất, trong ựó có lãng phắ về sử dụng năng lượng. Nhờ bố trắ chuyền sản xuất theo tiêu chuẩn Ộdòng chảy một chi tiếtỢ công ty ựã sử dụng tối ưu mặt bằng, giảm số lượng máy móc không cần thiết. Ngoài ra công ty giảm số ựèn chiếu sáng tại những khu vực không